Obrabotka Metallov 2009 No. 3

УДК 621.9 НЕОДНОРОДНОСТЬ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ ДЕФОРМАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ НИКЕЛЯ С ОСЬЮ СЖАТИЯ [001] Д.В. ЛЫЧАГИН, профессор, доктор физ.-мат. наук, Е.А. АЛФЁРОВА, аспирант, Т. Н. ГОЛОСОВА, доцент, канд. физ.-мат. наук, А.Д. ЛЫЧАГИН, аспирант, ТГАСУ, г. Томск, ЮрТИ(филиал ТПУ), г. Юрга Исследуется влияние ориентации боковых граней на неоднородность деформации для монокристаллов никеля. Ре- комендуется при изготовлении ответственных деталей из ГЦК-монокристаллов учитывать не только ориентацию кри- сталлографической оси, но также и ориентацию боковых граней. The side edges orientation influence on deformity discontinuity for nickel monocrystals is studied. When manufacturing critical parts from GKTS-monocrystals it is recommended to take into consideration not only the crystallographic axis orientation but also the side edges orientation. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : МОНОКРИСТАЛЛЫ НИКЕЛЯ, ЭКСПЕРИМЕНТ, ДЕФОРМАЦИЯ. Более 50 лет для изготовления лопаток турбин ре- активных двигателей используют жаропрочные нике- левые сплавы. На сегодняшний день наряду с совер- шенствованием составов жаропрочных сплавов идут по пути создания монокристаллической структуры лопаток [1]. Для таких ответственных деталей для обеспечения их надежности необходимо знать приро- ду неоднородности пластической деформации и лока- лизации, так как именно области высокой локализа- ции деформации являются потенциально опасными с точки зрения возникновения трещин и последующего разрушения деталей. В случае изготовления лопаток турбин из монокристаллических металлических мате- риалов возникает дополнительная проблема, связан- ная со сложной поверхностью лопатки. В этом случае в разных областях лопатки ориентация кристаллогра- фической оси монокристалла отличается, что, безу- словно, сказывается как на механических свойствах материала, так и на неоднородности пластической деформации, а следовательно, прогнозировать места возможного появления трещин становится труднее. Исследованию неоднородности пластической дефор- мации и эксплуатационных характеристик материалов при высоких температурах должны предшествовать исследования при комнатных температурах. Материал и методика эксперимента В данной работе представлены результаты, по- лученные для [001]-монокристаллов с разны- ми наборами боковых граней {110} и {100}. Для [001]-монокристаллов никеля равнонагруженными являются четыре октаэдрические плоскости по два направления сдвига в каждой. Для обоих наборов боковых граней фактор Шмида равен 0,408. В [001]- монокристаллах с боковыми гранями {110} можно выделить объём, в котором плоскости октаэдрическо- го сдвига со всех сторон имеют выход на свободные боковые поверхности [2]. В этой области сдвиг осу- ществляется в направлении наименьшего сопротив- ления в сторону свободных боковых поверхностей в отсутствии обратных напряжений от пуансонов испытательной машины. В [001]-монокристаллах с боковыми гранями {100} при h / d ≤ 2 ( h – высота об- разца, d – его ширина) такой объем выделить нельзя, так как все плоскости с одной стороны ограничены пуансоном испытательной машины. Такая разница в кристаллогеометрической установке для сдвига ока- зывает влияние на неоднородность протекания пла- стической деформации. Ориентировку монокристаллов осуществляли на рентгеновском аппарате ИРИС 3 по эпиграммам с точно- стью 2°. Деформацию проводили на машине типа «Ин- строн» со скоростью 3·10 -4 с -1 . Картину деформационно- го рельефа в масштабе образца снимали на растровом электронном микроскопе Tesla BS-301 и металлографи- ческом микроскопе МИМ-7. Методика определения ло- кальной деформации изложена в работе [2]. Экспериментальные результаты Общая деформация исследуемого [001]-монокрис- талла с боковыми гранями {110} составляет е = 0,06, средние значения компонент деформации – < e x > = = 0,038, < e y > = 0,036, < e z > = –0,074 и интенсивности деформации – <Г> = 0,171. Общая деформация моно- кристалла с боковыми гранями {100} составляет е = = 0,07, средние значения компонент деформации – < e x > = –0,053, < e y > = 0,103, < e z > = –0,050 и интенсив- ности деформации – <Г> = 0,240. Результаты экспериментального определения ло- кальной деформации монокристаллов представлены ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ № 3 (44) 2009 37